KR101676003B1 - 무선주파수인식 태그 및 그것의 신호 수신 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 무선주파수인식 태그는 수신 신호로부터 전압 신호를 발생하는 전압 생성기, 전압 신호를 전류 신호로 변환하는 공통 게이트 회로, 저항값을 이용하여 전류 신호를 변환된 전압 신호로 변환하는 전류/전압 변환기, 변환된 전압 신호를 저역 통과 필터링하는 저역 통과 필터, 저역 통과 필터링된 전압 신호를 동작 영역 내에서 버퍼링하는 버퍼, 및 버퍼링된 신호로부터 피크값 검출을 통해 정보 데이터를 복원하는 피크 검출기를 포함하고, 전류/전압 변환기는 전류 신호를 버퍼의 동작 영역에 포함된 변환된 전압 신호로 변환하기 위해 저항값을 제어한다.

Description

무선주파수인식 태그 및 그것의 신호 수신 방법{RFID TAG AND METHOD FOR RECEIVING SIGNAL THEREOF}
본 발명은 RFID 태그에 관한 것으로서, 특히 신호 수신 성능이 향상된 RFID 태그 및 그것의 신호 수신 방법에 관한 것이다.
무선주파수인식(Radio Frequency IDentification, 이하 ‘RFID’라 칭하기로 함) 기술은 전파를 이용해 정보를 인식하는 기술을 의미한다. 이러한 RFID 기술을 사용하는 RFID 시스템은 RFID 리더와 RFID 태그를 포함한다.
RFID 리더는 컴퓨터 등의 정보 처리 장치에 연결되어 RFID 태그로부터 수집된 데이터를 처리하고, RFID 태그는 RFID 리더로부터 수신된 제어 신호 등에 의해 내부에 데이터를 기록 또는 독출하여 RFID 리더로 송신한다.
RFID 태그는 RFID 리더와 비접촉식으로 통신함으로 인해 이격 거리 또는 장애물 등으로 인해 RFID 태그에서 일정한 크기를 갖는 신호를 수신할 수 없다. RFID 태그는 일정하지 않은 크기의 신호를 수신함에 따라 신호 수신 성능이 저하된다는 문제점이 있었다.
본 발명의 목적은 무선주파수인식 태그의 신호 수신 성능 저하를 방지하는 무선주파수인식 태그 및 그것의 신호 수신 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 무선주파수인식 태그는 수신 신호로부터 전압 신호를 발생하는 전압 생성기, 상기 전압 신호를 전류 신호로 변환하는 공통 게이트 회로, 저항값을 이용하여 상기 전류 신호를 변환된 전압 신호로 변환하는 전류/전압 변환기, 상기 변환된 전압 신호를 저역 통과 필터링하는 저역 통과 필터, 상기 저역 통과 필터링된 전압 신호를 동작 영역 내에서 버퍼링하는 버퍼, 및 상기 버퍼링된 신호로부터 피크값 검출을 통해 정보 데이터를 복원하는 피크 검출기를 포함하고, 상기 전류/전압 변환기는 상기 전류 신호를 상기 버퍼의 동작 영역에 포함된 상기 변환된 전압 신호로 변환하기 위해 상기 저항값을 제어한다.
이 실시예에 있어서, 상기 전류/전압 변환기는 소스와 게이트는 상호 간에 연결되고, 드레인은 접지단에 연결되고, 상기 전류 신호에 응답하여 동작하는 트랜지스터, 및 상기 트랜지스터에 병렬로 연결된 저항을 포함한다.
이 실시예에 있어서, 상기 트랜지스터는 상기 전류 신호의 크기가 기준 전류 신호의 크기보다 크면 턴-온 동작을 통해 상기 저항값을 감소하도록 제어하고, 상기 전류 신호의 크기가 상기 기준 전류 신호의 크기보다 작으면 턴-오프 동작하여 상기 저항값을 유지하도록 제어한다.
이 실시예에 있어서, 상기 수신 신호로부터 획득된 전압 신호의 크기에 근거하여 상기 저항값 제어를 위한 제어 신호를 발생하는 제어 회로를 더 포함한다.
이 실시예에 있어서, 상기 전류/전압 변환기는 상기 제어 신호에 응답하여 가변되는 저항값을 갖는 가변 저항, 및 상기 가변 저항에 직렬로 접속되고, 접지단에 연결된 저항을 포함한다.
이 실시예에 있어서, 상기 제어 회로는 상기 전압 신호의 크기가 기준 전압 신호의 크기보다 큰 경우 상기 가변 저항의 제어를 통해 상기 저항값을 감소하도록 제어하는 제어 신호를 생성하고, 상기 전압 신호의 크기가 상기 기준 전압 신호의 크기보다 작은 경우 상기 가변 저항의 제어를 통해 상기 저항값을 증가하도록 제어하는 제어 신호를 생성한다.
이 실시예에 있어서, 상기 전류/전압 변환기는 상기 제어 신호에 응답하여 스위칭 동작하는 트랜지스터, 및 상기 트랜지스터에 직렬로 접속되고, 접지단에 연결된 저항을 포함하고, 상기 제어 회로는 상기 전압 신호의 크기가 기준 전압 신호의 크기보다 큰 경우 상기 트랜지스터의 턴-오프를 통해 상기 저항값을 감소하도록 제어하는 제어 신호를 생성하고, 상기 전압 신호의 크기가 상기 기준 전압 신호의 크기보다 작은 경우 상기 트랜지스터의 턴-온을 통해 상기 저항값을 증가하도록 제어하는 제어 신호를 생성한다.
본 발명의 무선주파수인식 태그의 신호 수신 방법은 수신 신호로부터 전압 신호를 발생하는 단계, 상기 전압 신호를 전류 신호로 변환하는 단계, 버퍼의 동작 영역에 포함되도록 저항값을 제어하여 상기 전류 신호를 변환된 전압 신호로 변환하는 단계, 상기 변환된 전압 신호를 저역 통과 필터링하는 단계, 상기 변환된 전압 신호를 상기 버퍼의 동작 영역 내에서 버퍼링하는 단계, 및 상기 버퍼링된 신호의 피크값을 검출하여 정보 데이터를 복원하는 단계를 포함한다.
이 실시예에 있어서, 상기 전류 신호를 상기 변환된 전압 신호로 변환하는 단계는 상기 전류 신호의 크기가 기준 전류 신호보다 크면 상기 저항값을 감소하도록 제어하여 전류 신호를 상기 변환된 전압 신호로 변환하고, 상기 전류 신호의 크기가 상기 기준 전류 신호의 크기보다 작으면 상기 저항값을 증가하도록 제어하여 상기 전류 신호를 상기 변환된 전압 신호로 변환하는 단계를 포함한다.
이 실시예에 있어서, 상기 전류 신호를 상기 변환된 전압 신호로 변환하는 단계는 상기 수신 신호로부터 발생된 전압 신호를 검출하는 단계, 상기 검출된 전압 신호의 크기가 기준 전압 신호의 크기보다 큰 경우 상기 저항값을 감소시키는 제어 신호를 발생하고, 상기 검출된 전압 신호의 크기가 기준 전압 신호의 크기보다 작은 경우 상기 저항값을 증가시키는 제어 신호를 발생하는 단계, 및 상기 제어 신호에 따라 상기 전류 신호를 상기 변환된 전압 신호로 변환하는 단계를 포함한다.
본 발명에 의하면, 무선주파수인식 태그는 무선주파수인식 리더로부터의 수신 신호 크기를 고려하여 신호 수신 동작을 수행함으로서 수신 신호의 크기 변화에 따른 신호 수신 성능의 저하를 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 무선주파수인식 시스템 구조를 예시적으로 도시한 도면,
도 2는 도 1에 도시된 무선주파수인식 태그의 구조를 예시적으로 도시한 도면,
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 복조기의 구조를 예시적으로 도시한 도면,
도 4는 도 3에 도시된 전류/전압 변환기에 포함된 제 1 NMOS 트랜지스터의 동작 그래프,
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 복조기의 구조를 예시적으로 도시한 도면,
도 6은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 복조기의 구조를 예시적으로 도시한 도면, 및
도 7은 도 5 또는 도 6에 도시된 제어 회로의 구조를 예시적으로 도시한 도면이다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기의 설명에서는 본 발명에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.
본 발명은 무선주파수인식(Radio Frequency IDentification, 이하 ‘RFID’라 칭하기로 함) 시스템에서 RFID 리더로부터의 신호 수신 성능을 향상시킨 RFID 태그를 제공한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 RFID 시스템을 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, RFID 시스템은 RFID 리더(10)와 RFID 태그(20)를 포함한다.
RFID 리더(10)는 RFID 태그(20)와 정보를 송수신한다. RFID 리더(10)는 RFID 태그로 일정한 주파수의 신호를 송신한다.
RFID 태그(20)는 RFID 리더(10)로부터 일정한 주파수의 신호 수신을 통해 전원, 즉 전압을 공급받아 활성화된다. 여기서, RFID 리더(10)로부터 전원을 공급받아 동작하는 RFID 태그(20)는 ‘수동형 RFID 태그’라 한다. 이와 달리 자체 전원을 포함하는 RFID 태그(20)는 ‘능동형 RFID 태그’라 한다. 본 발명은 RFID 리더(10)로부터 전원을 공급받는 수동형 RFID 태그(20)의 경우를 일예로 하여 설명하기로 한다.
활성화된 RFID 태그(20)는 RFID 리더(10)로부터 명령 신호가 수신되면, 전원을 공급받아 무선(RF) 신호 처리를 수행한다.
도 2는 도 1에 도시된 무선주파수인식 태그의 구조를 예시적으로 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, RFID 태그(20)는 복조기(100), 디지털 신호 처리부(200), 메모리(300), 및 변조기(400)를 포함한다.
복조기(100)는 신호를 수신하고, 수신 신호로부터 전압 신호(Vddu)를 발생시킨다. 전압 신호(Vddu)는 디지털 신호 처리기(200)와 메모리(300)에서 동작을 위한 전원 전압으로 사용된다. 복조기(100)는 수신 신호를 복조하여 수신 데이터(R_DATA)를 디지털 신호 처리부(200)에 제공한다.
디지털 신호 처리부(200)는 기준 클럭 발생기(미도시), 중앙 처리 장치(미도시) 등을 구비한다. 디지털 신호 처리부(200)는 수신 데이터(R_DATA)를 디지털 신호 처리하고, 디지털 신호 처리를 통해 송신 데이터(T_DATA)를 발생한다. 디지털 신호 처리부(200)는 송수신되는 데이터를 메모리(300)에 저장하거나 독출할 수 있다.
메모리(300)는 디지털 신호 처리부(200)의 제어에 의해 데이터를 저장한다.
변조기(400)는 디지털 신호 처리부(200)로부터 발생된 송신 데이터를 수신한다. 변조기(400)는 송신 데이터를 변조하고, 변조된 송신 데이터를 송신한다.
본 발명에서는 수신 신호 크기에 따른 영향이 감소된 신호 복원을 위한 복조기(100)의 구조를 제안한다. 이러한 복조기(100)의 구조는 하기의 도 3, 도 5, 및 도 7을 통해 상세히 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 복조기의 구조를 예시적으로 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 복조기(100)는 전압 생성기(110), 공통 게이트 회로(120), 전류/전압 변환기(130-1), 저역 통과 필터(140), 버퍼(150), 및 피크 검출기(160)를 포함한다.
전압 생성기(110)는 수신 신호로부터 전압 신호(Vddu)를 생성한다.
전압 신호(Vddu)는 데이터의 복원에 사용될 수 있다. 또한, 이때 생성된 전압 신호(Vddu)는 RFID 태그(20) 내부에서 각 모듈들(디지털 신호 처리기(200), 메모리(300) 등)의 동작 전압으로 사용될 수 있다. 전압 생성기(110)에 의해 생성된 전압 신호(Vddu)는 공통 게이트 회로(120)로 출력된다.
공통 게이트 회로(120)는 전압 신호(Vddu)를 전류 신호(Ir)로 변환한다.
공통 게이트 회로(120)는 피모스(PMOS) 트랜지스터들(P1, P2), 제 1 전류원(I1), 제 1 커패시터(C1)를 포함한다.
제 1 PMOS 트랜지스터(P1)의 소스는 전압 신호(Vddu)에 연결된다. 제 1 PMOS 트랜지스터(P1)의 드레인은 제 1 PMOS 트랜지스터(P1)의 게이트에 연결된다. 또한 제 1 PMOS 트랜지스터(P1)의 게이트는 제 2 PMOS 트랜지스터(P2)의 게이트와 상호 간에 연결된다.
제 1 전류원(I1)은 제 1 PMOS 트랜지스터(P1)의 드레인과 접지단에 연결된다.
제 1 커패시터(C1)는 PMOS 트랜지스터들(P1, P2) 간의 게이트 접점과 접지단 사이에 연결된다.
제 2 PMOS 트랜지스터(P2)의 소스는 전압 신호(Vddu)에 연결된다. 제 2 PMOS 트랜지스터(P2)는 공통 게이트 앰프의 기능을 수행한다. 따라서, 제 2 PMOS 트랜지스터(P2)의 드레인은 전압 신호(Vddu)에 의해 전류 신호를 발생한다. 제 2 PMOS 트랜지스터(P2)는 발생된 전류 신호(Ir)를 전류/전압 변환기(130_1)로 출력한다.
전류/전압 변환기(130-1)는 전류 신호(Ir)를 전압 신호(Vcon)로 변환한다.
전류/전압 변환기(130-1)는 제 1 엔모스(NMOS) 트랜지스터(N1)와 제 1 저항(R1)을 포함한다.
제 1 NMOS 트랜지스터(N1)는 제 1 저항(R1)의 전단에 위치한다. 제 1 NMOS 트랜지스터(N1)의 소스와 게이트는 상호 간에 연결된다. 제 1 NMOS 트랜지스터(N1)의 드레인은 접지단에 연결된다. 제 1 NMOS 트랜지스터(N1)는 전류 신호(Ir)에 따라 가변되는 저항값(Rx1)을 가질 수 있다.
제 1 저항(R1)은 제 1 NMOS(N1)에 병렬로 접속된다. 제 1 저항(R1)은 소자의 특성에 따라 저항값(Rx2)을 갖는다. 제 1 저항(R1)은 변환된 전압 신호(Vcon)를 저역 통과 필터(140)로 출력한다. 여기서 전압 신호(Vcon)는 전류 신호(Ir)로부터 전체 저항값(Rx)(저항값(Rx1)과 저항값(Rx2)에 의해 형성된)에 의해 변환된 신호이다. 또한, 전압 신호(Vcon)는 버퍼(215)의 동작 영역에 포함된 신호이다.
저역 통과 필터(140)는 전압 신호(V_CON)에 포함된 고주파 성분을 제거하고, 저주파 성분을 통과시키는 저역 통과 필터링을 수행한다.
저역 통과 필터(140)는 저역 통과 필터링을 위한 제 2 저항(R2)과 제 2 커패시터(C2)를 포함한다.
제 2 저항(R2)은 전압 신호(Vcon)를 수신한다.
제 2 커패시터(C2)는 제 2 저항(R1)에 병렬로 연결된다. 제 2 커패시터(C2)는 접지단에 연결된다.
제 2 저항(R2)과 제 2 커패시터(C2)는 전압 신호(Vcon)에 포함된 저주파 성분만을 통과 시키는 저역 통과 필터링을 수행한다.
버퍼(215)는 저역 통과 필터링된 전압 신호(Vcon)를 버퍼의 동작 영역, 일예로, 공통 모드 영역(common mode range) 내에서 버퍼링한다.
버퍼(215)는 미리 설정된 동작 영역의 전압 신호(Vcon)를 버퍼링하는 버퍼(B)를 포함한다.
피크 검출기(216)는 피크 검출기(216)는 버퍼에서 출력되는 전압 신호(Vcon)의 피크값을 검출한다.
피크 검출기(216)는 일예로, 피크값(상승 에지 또는 하강 에지)에 의해 형성된 수신 데이터(R_DATA)를 검출한다.
일반적으로 복조기(100)에 포함된 버퍼(150)는 동작 영역 내의 전압 신호만을 버퍼링할 수 있다. 하지만, 수신 신호의 크기에 따라서 동작 영역을 벗어나는 전압 신호가 버퍼(150)에 입력될 수 있다.
본 발명의 전류/전압 변환기(130-1)는 전류 신호(Ir)의 크기에 따라 턴-온(turn-on) 동작 또는 턴-오프(turn-off) 동작하는 제 1 NMOS 트랜지스터(N1)를 포함한다. 전류/전압 변환기(130-1)는 제 1 NMOS 트랜지스터(N1)에 병렬 연결된 제 1 저항(R1)을 포함한다.
제 1 NMOS 트랜지스터(N1)는 턴-온(trun-on) 동작 또는 턴-오프(trun-off) 동작에 의해 가변되는 저항값(Rx1)을 갖는다. 제 1 저항(R1)은 저항값(Rx2)를 갖는다. 따라서, 전류/전압 변환기(130-1)에서 전압 신호(Vcon) 생성을 위한 전체 저항값(Rx)은 저항값(Rx1)과 저항값(Rx2)의 병렬 결합에 따른 값(일예로, (Rx1*Rx2)/(Rx1+Rx2))을 가질 수 있다.
본 발명의 전류/전압 변환기(130-1)에서 제 1 NMOS 트랜지스터(N1)는 전류 신호(Ir)의 크기가 기준 전류(Iref)보다 큰 경우(신호 크기가 큰 경우)에는 턴-온(turn_on) 동작(저항값(Rx1)의 크기가 증가)하고, 전류 신호(Ir)의 크기가 기준 전류(Iref)보다 작은 경우(신호 크기가 작은 경우)에는 턴-오프(turn_off) 동작(저항값(Rx1)의 크기가 감소)한다. 즉, 전류 신호(Ir)의 크기에 따라 전체 저항값(Rx)은 변화한다. 일예로, 기준 전류(Iref)는 일예로, 제 1 NMOS 트랜지스터의 턴-온 동작을 위한 최소 전류일 수 있다.
따라서, 전류/전압 변환기(130-1)는 버퍼(150)의 동작 영역 내에 포함된 전압 신호(Vcon)를 생성할 수 있다. 전류 신호(Ir)는 수신 신호의 크기에 따라 변화되는 신호이다. 그러므로, 전류/전압 변환기(130-1)는 전류 신호(Ir)에 응답하여 동작하는 제 1 NMOS 트랜지스터(N1)에 의해 수신 신호 크기에 관계없이 버퍼(150)의 동작 영역에 포함되는 전원 신호(Vcon)를 생성할 수 있다.
즉, 버퍼(150)는 동작 영역에 포함된 전원 신호(Vcon)를 수신할 수 있으므로 신호 수신 성능이 저하되지 않는다.
하기의 도 4를 통해 전류 신호(Ir)의 변화에 따른 제 1 NMOS 트랜지스터(N1)의 동작을 살펴보기로 한다.
도 4는 도 3에 도시된 전류/전압 변환기에 포함된 제 1 NMOS 트랜지스터의 동작 그래프이다.
도 4를 참조하면, 동작 그래프의 가로축은 전류 신호(Ir)를 나타내고, 세로축은 제 1 NMOS 트랜지스터의 저항값(Rx1)을 나타낸다.
전류 신호의 크기가 증가할수록 NMOS 트랜지스터의 턴-온 동작에 의해 저항값(Rx1)의 크기는 감소하고, 전류 신호의 크기가 감소할수록 NMOS 트랜지스터의 턴-오프 동작에 의해 저항값(Rx1)의 크기는 증가한다.
이러한 NMOS 트랜지스터의 저항값(Rx1) 변화에 따라 전류/전압 변환기(130-1)의 전체 저항값(Rx)은 제 1 NMOS 트랜지스터의 동작 그래프와 유사한 형태를 가질 수 있다.
또한, 전압 신호(Vcon), 전류 신호(Ir), 저항(Rx)은 Vcon=Ir*Rx의 관계를 갖는다. 그러므로, 전압 신호 생성 시 전류 신호(Ir)의 크기의 변화에 따라 저항값(Rx)이 변화하므로 버퍼에 입력되는 전압 신호(Vcon)는 수신 신호의 크기에 관계없이 일정한 값을 가질 수 있게 된다.
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 복조기의 구조를 예시적으로 도시한 도면이다.
도 5를 참조하면, 복조기(100)는 전압 생성기(110), 공통 게이트 회로(120), 전류/전압 변환기(130-2), 저역 통과 필터(140), 버퍼(150), 피크 검출기(160), 및 제어 회로(170)를 포함한다.
도 5의 복조기(100)의 전반적인 구조는 도 3에서 도시한 복조기(100)와 유사한 구조를 갖는다. 하지만, 도 5의 전류/전압 변환기(130-2)는 도 3의 전류/전압 변환기(130-1)와 다른 구조를 갖는다. 또한, 도 5의 복조기(100)는 도 3의 복조기(100)의 구조에 제어 회로(170)를 추가로 포함한다.
그러므로 전압 생성기(110), 공통 게이트 회로(120), 저역 통과 필터(140), 버퍼(150), 및 피크 검출기(160)의 구조에 대한 설명은 도 3를 참조하기로 하며, 여기서는 상세한 설명을 생략하기로 한다.
전류/전압 변환기(130-2)는 전류 신호(Ir)를 전압 신호(Vcon)로 변환한다. 전류/전압 변환기(130-2)는 가변 저항(VR)과 제 3 저항(R3)을 포함한다.
가변 저항(VR)은 제 3 저항(R3)과 직렬 연결된다. 가변 저항(VR)은 제어 신호(CTRL)에 응답하여 가변되는 저항값(Rx3)을 갖는다.
제 3 저항(R3)은 가변 저항(VR)과 접지단 사이에 연결된다. 제 3 저항(R3)은 저항값(Rx4)를 갖는다.
전류/전압 변환기(130-2)는 전류 신호(Ir)를 가변 저항(VR)과 제 3 저항(R3)에 의해 형성된 전체 저항(Rx)에 의해 전압 신호(Vcon)로 변환한다.
한편, 제어 회로(170)는 전압 생성기(110)의 전압 신호(Vddu)를 수신한다. 제어 회로(170-1)는 전압 신호(Vddu)에 대응하여 가변 저항(VR)의 저항값(Rx3)을 제어하기 위한 제어 신호(CTRL)를 발생한다.
제어 회로의 상세 동작은 하기의 도 7을 참조하기로 하며, 여기서는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.
직류/전압 변환기(130-2)는 전압 신호(Vddu)의 크기에 따라 생성된 제어 신호(CTRL)에 따라 가변되는 저항값(Rx1)을 갖는다. 전압 신호(Vddu)는 수신 신호로부터 획득된 신호이다. 직류/전압 변환기(130-2)는 제어 신호(CTRL)에 응답하여 가변되는 저항값(Rx3)을 갖는 가변 저항(VR)을 포함한다. 또한, 직류/전압 변환기(130-2)는 가변 저항(VR)에 직렬로 연결된 제 3 저항(R3)을 포함한다.
가변 저항(VR)은 전압 신호(Vddu)의 크기가 크면 저항값(Rx3)의 크기가 작아지도록 제어하는 제어 신호(CTRL)를 입력받고, 전압 신호(Vddu)의 크기가 작으면 저항값(Rx3)의 크기가 증가하도록 제어하는 제어 신호(CTRL)을 입력받는다.
따라서, 전류/전압 변환기(130-2)에서 전압 신호(Vcon) 생성을 위한 전체 저항값(Rx)은 저항값(Rx3)과 저항값(Rx4)의 합의 값(Rx3+Rx4)을 가질 수 있다.
그러므로, 전류/전압 변환기(130-1)는 제어 회로(170)의 제어 신호(CTRL)에 응답하여 동작하는 제 1 NMOS 트랜지스터(N1)에 의해 수신 신호 크기에 관계없이 버퍼(150)의 동작 영역에 포함되는 전원 신호(Vcon)를 생성할 수 있다.
버퍼(150)는 동작 영역에 포함된 전원 신호(Vcon)를 수신할 수 있으므로 신호 수신 성능이 저하되지 않는다.
도 6은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 복조기의 구조를 예시적으로 도시한 도면이다.
도 6을 참조하면, 복조기(100)는 전압 생성기(110), 공통 게이트 회로(120), 전류/전압 변환기(130-3), 저역 통과 필터(140), 버퍼(150), 피크 검출기(160), 및 제어 회로(170)를 포함한다.
복조기(100)의 전반적인 구조는 도 3에서 도시한 복조기(100)와 유사한 구조를 갖는다. 하지만, 도 5의 전류/전압 변환기(130-3)는 도 3의 전압 변환기(130-1)와 다른 구조를 갖는다. 또한, 복조기(100)는 도 3의 복조기(100)의 구조에 제어 회로(170)를 추가로 포함한다.
그러므로 전압 생성기(110), 공통 게이트 회로(120), 저역 통과 필터(140), 버퍼(150), 및 피크 검출기(160)의 구조에 대한 설명은 도 3를 참조하기로 하며, 여기서는 상세한 설명을 생략하기로 한다.
전류/전압 변환기(130-3)는 전류 신호(Ir)를 전압 신호(Vcon)로 변환한다. 전류/전압 변환기(130-3)는 제 2 NMOS 트랜지스터(N2)와 제 4 저항(R4)을 포함한다.
제 2 NMOS 트랜지스터(N2)는 제 3 저항(R3)과 직렬 연결된다. 제 2 NMOS 트랜지스터(N2)는 제어 신호(CTRL)에 응답하여 턴-온(스위칭-온) 동작 또는 턴-오프(스위칭-오프) 동작을 수행한다. 여기서 제 2 NMOS 트랜지스터(N2)는 스위칭 동작을 수행한다.
제 4 저항(R4)은 접지단에 연결된다. 제 4 저항(R4)은 저항값(Rx5)를 갖는다.
전류/전압 변환기(130-3)는 전류 신호(Ir)를 제 4 저항(R4)에 의해 형성된 전체 저항(Rx)에 의해 전압 신호(Vcon)로 변환한다. 여기서 전체 저항(Rx)은 저항값(Rx5)로 나타낼 수 있다.
한편, 제어 회로(170)는 전압 생성기(110)의 전압 신호(Vddu)를 수신한다. 제어 회로(170-1)는 전압 신호(Vddu)에 대응하여 제 4 저항(R4)의 저항값(Rx5)을 제어하기 위한 제어 신호(CTRL)를 발생한다.
제어 회로의 상세 동작은 하기의 도 7을 참조하기로 하며, 여기서는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.
직류/전압 변환기(130-3)는 전압 신호(Vddu)의 크기에 따라 생성된 제어 신호(CTRL)에 따라 저항값(Rx5)을 가질 수 있다. 전압 신호(Vddu)는 수신 신호로부터 획득된 신호이다. 직류/전압 변환기(130-2)는 제어 신호(CTRL)에 응답하여 턴-온(스위칭-온) 동작 또는 턴-오프(스위칭-오프) 동작을 수행하는 제 2 NMOS 트랜지스터(N2)를 포함한다. 또한, 직류/전압 변환기(130-2)는 제 2 NMOS 트랜지스터(N2)에 직렬로 연결된 제 3 저항(R3)을 포함한다.
제 2 NMOS 트랜지스터(N2)은 전압 신호(Vddu)의 크기가 크면 턴-오프 동작하도록 제어하는 제어 신호(CTRL)를 입력받고, 전압 신호(Vddu)의 크기가 작으면 턴-온하도록 제어하는 제어 신호(CTRL)을 입력받는다.
따라서, 전류/전압 변환기(130-3)에서 전압 신호(Vcon) 생성을 위한 전체 저항값(Rx)은 제 2 NMOS 트랜지스터에 의해 턴-온 동작 시 저항값(Rx5)를 갖고, 턴-오프 동작 시 저항값을 갖지 않는다.
그러므로, 전류/전압 변환기(130-3)는 제어 회로(170)의 제어 신호(CTRL)에 응답하여 동작하는 제 2 NMOS 트랜지스터(N2)에 의해 수신 신호 크기에 관계없이 버퍼(150)의 동작 영역에 포함되는 전원 신호(Vcon)를 생성할 수 있다.
버퍼(150)는 동작 영역에 포함된 전원 신호(Vcon)를 수신할 수 있으므로 신호 수신 성능이 저하되지 않는다.
도 7은 도 5 또는 도 6에 도시된 제어 회로의 구조를 예시적으로 도시한 도면이다.
도 7을 참조하면, 제어 회로(170)는 전압 검출기(171)와 제어 신호 생성기(172)를 포함한다.
전압 검출기(171)는 기준 전압 신호와 비교를 위한 전압 신호(Vddu)의 크기를 검출한다.
제어 신호 생성기(172)는 전압 신호(Vddu)에 근거하여 전류/전압 변환기(130-2)(또는 130-3)의 저항값 제어를 위한 제어 신호(CTRL)를 발생한다.
하기에서는 도 7의 제어 회로(170)의 상세 구조를 통해 도 5와 도 6의 제어 회로의 동작을 살펴보기로 한다.
우선, 도 5에서 설명된 제어 회로는 다음과 같은 동작을 수행한다.
전압 검출기(171)는 기준 전압 신호와 비교를 위한 전압 신호(Vddu)의 크기를 검출한다.
제어 신호 생성기(172)는 전압 신호(Vddu)의 크기가 미리 설정된 기준 전압 신호의 크기를 초과하면, 전류/전압 변환기(130-2)의 전체 저항값(Rx)이 증가되도록 제어하는 제어 신호(CTRL)를 발생한다. 즉, 제어 신호 생성기(172)는 가변 저항(VR)의 저항값(Rx3)을 증가시키는 제어 신호(CTRL)를 발생한다.
제어 신호 생성기(172)는 전압 신호(V_OUT)의 크기가 미리 설정된 기준 전압 신호의 크기 미만이면, 전류/전압 변환기(130-2)의 전체 저항값(Rx)이 감소되도록 제어하는 제어 신호(CTRL)를 발생한다. 즉, 제어 신호 생성기(172)는 가변 저항(VR)의 저항값(Rx3)을 감소시키는 제어 신호(CTRL)를 발생한다.
한편, 제어 신호 생성기(172)는 전압 신호(V_OUT)의 크기가 미리 설정된 기준 전압 신호의 크기와 같으면, 전류/전압 변환기(130-2)의 저항값(Rx)을 유지하는 제어 신호(CTRL)를 발생한다.
다음으로, 도 6에서 설명된 제어 회로는 다음과 같은 동작을 수행한다.
전압 검출기(171)는 기준 전압 신호와 비교를 위한 전압 신호(Vddu)의 크기를 검출한다.
제어 신호 생성기(172)는 전압 신호(Vddu)의 크기가 미리 설정된 기준 전압 신호의 크기를 초과하면, 전류/전압 변환기(130-3)의 저항값(Rx)을 감소시키는 제어 신호(CTRL)를 발생한다. 즉, 제어 신호 생성기(172)는 제 2 NMOS 트랜지스터(N2)를 턴-오프(스위칭-오프) 동작하도록 제어하는 제어 신호 (CTRL)를 발생한다.
제어 신호 생성기(172)는 전압 신호(Vddu)의 크기가 미리 설정된 기준 전압 신호의 크기 미만이면, 전류/전압 변환기(130-3)의 저항값(Rx)을 증가시키는 제어 신호(CTRL)를 발생한다. 즉, 제어 신호 생성기(172)는 제 2 NMOS 트랜지스터(N2)를 턴-온(스위칭-온) 동작하도록 제어하는 제어 신호(CTRL)를 발생한다.
한편, 제어 신호 생성기(172)는 전압 신호(V_OUT)의 크기가 미리 설정된 기준 전압 신호의 크기와 같으면, 전류/전압 변환기(130-2)의 저항값(Rx)을 유지하는 제어 신호(CTRL)를 발생한다.
본 발명의 전류/전압 변환기(130)는 Vcon=Ir*Rx의 특성을 이용하여 전압 신호를 생성한다. 따라서, 전류 신호(Ir)의 크기가 증가하면, 저항값(Rx)은 감소되어야 한다. 이에 반해, 전류 신호(Ir)의 크기가 감소하면, 저항값(Rx)은 증가되어야 한다. 이와 같은 전류 신호(Ir)와 저항값(Rx)의 관계를 통해 전류/전압 변환기(130(일예로, 130-1, 130-2, 130-3))는 전압 신호(Vcon)를 미리 설정된 버퍼(150)의 동작 영역에 포함되도록 생성할 수 있다.
본 발명에서 제안된 RFID 태그(200)는 장애물 또는 이격 거리에 따른 신호 수신 성능의 저하를 방지할 수 있다. 더욱이, 이격 거리에 따른 신호 수신 성능이 향상됨에 따라서 RFID 리더와 RFID 태그 간에 통신 가능한 이격 거리는 증가될 수 있다.
한편, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 상술한 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 발명의 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
10: RFID 리더 20: RFID 태그
100: 복조기 200: 디지털 신호 처리부
300: 메모리 400: 변조기
110: 전압 생성기 120: 공통 게이트 회로
130: 전류/전압 변환기 140: 저역 통과 필터
150: 버퍼 160: 피크 검출기
170: 제어 회로 171: 전압 검출기
172: 제어 신호 생성기

Claims (11)

  1. 수신 신호로부터 전압 신호를 발생하는 전압 생성기;
    상기 전압 신호를 전류 신호로 변환하는 공통 게이트 회로;
    저항값을 이용하여 상기 전류 신호를 변환된 전압 신호로 변환하는 전류/전압 변환기;
    상기 변환된 전압 신호를 저역 통과 필터링하는 저역 통과 필터;
    상기 저역 통과 필터링된 전압 신호를 동작 영역 내에서 버퍼링하는 버퍼; 및
    상기 버퍼링된 신호로부터 피크값 검출을 통해 정보 데이터를 복원하는 피크 검출기를 포함하고,
    상기 전류/전압 변환기는 상기 전류 신호를 상기 버퍼의 동작 영역에 포함된 상기 변환된 전압 신호로 변환하기 위해 상기 저항값을 제어하는 무선주파수인식 태그.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전류/전압 변환기는
    소스와 게이트는 상호 간에 연결되고, 드레인은 접지단에 연결되고, 상기 전류 신호에 응답하여 동작하는 트랜지스터; 및
    상기 트랜지스터에 병렬로 연결된 저항을 포함하는 무선주파수인식 태그.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 트랜지스터는 상기 전류 신호의 크기가 기준 전류 신호의 크기보다 크면 턴-온 동작을 통해 상기 저항값을 감소하도록 제어하고, 상기 전류 신호의 크기가 상기 기준 전류 신호의 크기보다 작으면 턴-오프 동작하여 상기 저항값을 유지하도록 제어하는 무선주파수인식 태그.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 수신 신호로부터 획득된 전압 신호의 크기에 근거하여 상기 저항값 제어를 위한 제어 신호를 발생하는 제어 회로를 더 포함하는 무선주파수인식 태그.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 전류/전압 변환기는
    상기 제어 신호에 응답하여 가변되는 저항값을 갖는 가변 저항; 및
    상기 가변 저항에 직렬로 접속되고, 접지단에 연결된 저항을 포함하는 무선주파수인식 태그.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제어 회로는 상기 전압 신호의 크기가 기준 전압 신호의 크기보다 큰 경우 상기 가변 저항의 제어를 통해 상기 저항값을 감소하도록 제어하는 제어 신호를 생성하고, 상기 전압 신호의 크기가 상기 기준 전압 신호의 크기보다 작은 경우 상기 가변 저항의 제어를 통해 상기 저항값을 증가하도록 제어하는 제어 신호를 생성하는 무선주파수인식 태그.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 전류/전압 변환기는
    상기 제어 신호에 응답하여 스위칭 동작하는 트랜지스터; 및
    상기 트랜지스터에 직렬로 접속되고, 접지단에 연결된 저항을 포함하고,
    상기 제어 회로는 상기 전압 신호의 크기가 기준 전압 신호의 크기보다 큰 경우 상기 트랜지스터의 턴-오프를 통해 상기 저항값을 감소하도록 제어하는 제어 신호를 생성하고, 상기 전압 신호의 크기가 상기 기준 전압 신호의 크기보다 작은 경우 상기 트랜지스터의 턴-온을 통해 상기 저항값을 증가하도록 제어하는 제어 신호를 생성하는 무선주파수인식 태그.
  8. 삭제
  9. 수신 신호로부터 전압 신호를 발생하는 단계;
    상기 전압 신호를 전류 신호로 변환하는 단계;
    버퍼의 동작 영역에 포함되도록 저항값을 제어하여 상기 전류 신호를 변환된 전압 신호로 변환하는 단계;
    상기 변환된 전압 신호를 저역 통과 필터링하는 단계;
    상기 변환된 전압 신호를 상기 버퍼의 동작 영역 내에서 버퍼링하는 단계; 및
    상기 버퍼링된 신호의 피크값을 검출하여 정보 데이터를 복원하는 단계를 포함하고,
    상기 전류 신호를 상기 변환된 전압 신호로 변환하는 단계는
    상기 전류 신호의 크기가 기준 전류 신호보다 크면 상기 저항값을 감소하도록 제어하여 전류 신호를 상기 변환된 전압 신호로 변환하고, 상기 전류 신호의 크기가 상기 기준 전류 신호의 크기보다 작으면 상기 저항값을 증가하도록 제어하여 상기 전류 신호를 상기 변환된 전압 신호로 변환하는 단계를 포함하는 무선주파수인식 태그의 신호 수신 방법.
  10. 수신 신호로부터 전압 신호를 발생하는 단계;
    상기 전압 신호를 전류 신호로 변환하는 단계;
    버퍼의 동작 영역에 포함되도록 저항값을 제어하여 상기 전류 신호를 변환된 전압 신호로 변환하는 단계;
    상기 변환된 전압 신호를 저역 통과 필터링하는 단계;
    상기 변환된 전압 신호를 상기 버퍼의 동작 영역 내에서 버퍼링하는 단계; 및
    상기 버퍼링된 신호의 피크값을 검출하여 정보 데이터를 복원하는 단계를 포함하고,
    상기 전류 신호를 상기 변환된 전압 신호로 변환하는 단계는
    상기 수신 신호로부터 발생된 전압 신호를 검출하는 단계;
    상기 검출된 전압 신호의 크기가 기준 전압 신호의 크기보다 큰 경우 상기 저항값을 감소시키는 제어 신호를 발생하고, 상기 검출된 전압 신호의 크기가 기준 전압 신호의 크기보다 작은 경우 상기 저항값을 증가시키는 제어 신호를 발생하는 단계; 및
    상기 제어 신호에 따라 상기 전류 신호를 상기 변환된 전압 신호로 변환하는 단계를 포함하는 무선주파수인식 태그의 신호 수신 방법.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 저역 통과 필터는 상기 전류/전압 변환기와 상기 버퍼 사이에 위치하는 무선주파수인식 태그.
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